1、 摘 要 组合机床，是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率机床。其特点有：结构紧凑、工作质量可靠、设计和制造周期短、投资少、经济效果好、生产率高等。 本次设计首先针对所要加工的零件入手，对机床进行总体方案设计，进而确定机床的总体布局，随后，对主轴组件进行设计。在设计主轴组件时，以主轴为线索，在满足刚度、精度等要求下，完成其它（如轴承、轴向调节机构、锁紧机构等）所有零件的设计。 关键词： 万向节滑动叉；组合机床；主轴；轴承； ABSTRACT Modular Machine, by the large number of common parts and a small numb
2、er of specialized components of the process focused efficient machine. Its features include : compact, reliable quality, design and manufacturing cycle shorter, less investment and economic effects, and higher productivity . This design, first in response to the processing of parts, the paper machin
3、e for the overall program design, which will determine the overall layout of the machine. Subsequently, the spindle components of the design. Spindle components in the design, a spindle for clues to meet stiffness and precision requirements, the completion of the other (eg, bearings, Axial adjustmen
4、t, locking, etc.) all parts of the design. Keywords: universal joint cross ； modular machine； stiffness； bearings； 目 录 摘要 . 1 ABSTRACT . 2 目录 . 3 前言 . 5 1 总体方案论证 . 8 1.1 工艺方案设计 . 8 1.2 加工设备方案选择 . 9 1.3 确定总体布局 . 9 2 机床主要技术参数的确定 . 12 2.1 确定工件余量 . 12 2.2 切削用量的选择 . 12 2.3 确定切削力、切削转矩、切削功率 . 13 2.4 运动参数 .
5、 14 3 组合机床通用部件的选择 . 16 3 1 进给动力部件选择 . 17 3 2 主运动动力部件选择 . 18 3.2.1 主运动驱动装置 . 19 3.2.2 通用主轴部件选择 . 20 4 组合机床总体设计 . 21 4.1 被加工零件工序 . 22 4.2 加工方案 . 23 4.3 机床总联系尺寸图 . 24 4.4 机床生产率计算 . 25 5 组合机床主轴设计 . 28 5.1 主轴的基本要求 . 28 5.1.1 旋转精度 . 28 5.1.2 刚度 . 29 5.1.3 耐磨性 . 29 5.1.4 主轴的其他要求 . 30 5.2 主轴组件的布局 . 30 5.3 主
6、轴结构的初步拟定 . 32 5.4 主轴组件的计算 . 32 5.3 主 轴结构图 . 34 6 组合机床主轴箱设计 . 35 6.1 主轴箱设计的原始依据 . 35 6.2 运动参数和动力参数的 确定 . 35 6 2 1 传动系统传动比分配 . 35 6 2 2 计算传动装置的运动和设计参数 . 35 6 2 3 齿轮模数的估算及其叫校核 . 36 6 2 4 轴各参数估算及强度校核 . 40 6.3 主轴箱的坐标计算 . 52 结论 . 54 致谢 . 55 参考文献 . 56 前 言 机械制造业在国民经济中占有重要的地位，是国民经济各部门赖以发展的基础，是国民经济的重要支柱，是生产力的
7、重要组成部分。机械制造业不仅为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种生产设备、仪器仪表和工具，而且为制造业包括机械制造业本身提供机械制造装备。机械制造业的生产能力和制造水平标志着一个国家或地区的科学技术水平、经济实力。 机械制造业的生产能力和制造水平，主要取决于机械制造装备的先进程度。机械制造装备的核心是金属切削机床，精密零件的加工，主要依赖切削加工来达到所需要的精度。金属切削机床所担负的工作量约 占机器制造总工作量的40% 60%，金属切削机床的技术水平直接影响到机械制造业的产品质量和劳动生产率。换言之，一个国家的机床工业水平在很大程度上代表着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。
8、 然而，组合机床是根据工件加工要求，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。组合机床的设计，有以下两种情况：其一，是根据具体加工对象的具体情况进行专门设计。其二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人总结自己生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件，而 且一些行业的在完成一定工艺范围的组合机床是极其相似的，有可能设计为通用机床，这种机床称为“专能组合机床”。这种组合机床就不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，而是可以设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工的零件的具体需要，配以简单的夹具及刀具，即可组成加工一定对象
9、的高效率设备。 组合机床是根据工件加工要求，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。组合机床的设计，有以下两种情况：其一，是根据具体加工对象的具体情况进行专门设计。其二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人 总结自己生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件，而且一些行业的在完成一定工艺范围的组合机床是极其相似的，有可能设计为通用机床，这种机床称为“专能组合机床”。这种组合机床就不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，而是可以设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工的零件的具体需要，配以简单的夹具及刀具，即可组成加工
10、一定对象的高效率设备。 组合机床是一种专用高效自动化技术装备，目前，由于它仍是大批量机械产品实现高效，高质量和经济性生产的关键装备，因而被广泛应用许多工 业生产领域。在大批量生产的机械工业部门，大量采用的设备是组合机床和自动线。因此，组合机床的应用在很大程度上决定了这些部门的生产效率及产品质量，也很大程度上决定了企业产品的竞争力。特别是近 20 年来，随着组合机床的发展，作为组合机床主要用户的汽车和内燃机等行业也有很大的变化，起产品市场寿命不断缩短，品种日益增多且质量不断提高。这些因素同时也有力地推动和激励了组合机床的不断发展。组合机床的发展主要有以下 2 点 :(1) 组合机床品种的发展；
11、(2) 组合机床柔性化的发展。随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹 具已从一种辅助工具发展成为工艺装备。然而，一般企业仍习惯于大于采用传统的专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，更新的专用夹具占用比例很大，面夹具的实际磨损量仅占有小部分。特别是近年来，加工中心（ MC），数控机床（ NC），柔性制造系统（ FMS），成组技术（ GT）等新技术的应用，对机床夹具提出了新的要求： a.能迅速方便地装备新产品的投产，降低了生产准备周期，减少了生产成本。 b.能装夹一类具有相似性特征的工件。 c.能应用高精密加工的高精度机床夹具。 d.能应用于各种现代化制造技术的新型组合机床夹具。 e
12、.采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。 f.提高机床夹的标准化程度。 现代机床夹具的发展方向主要表现在以下几个方面： a.精密化 b.高效化 c.柔性化 d.标准化 本次毕业设计的课题是万向节滑动叉 39 孔两端面粗铣组合机床总体及主轴箱设计。根据万向节滑动叉两侧面的位置、加工精度等主要的设计原始数据，设计出技术上先进，经济上合理和工作上可靠的双面粗铣的组合机床。本次设计的组合机床夹具主要对万向节滑动叉两端面的粗铣。 本次设计的组合机床能同时粗铣万向节滑动叉两端面，大大提高了生产效率 ，降低了劳动强度，从而降低了零件的加工成本。 1 总体方案论证 设计机床的第一步，是确定
13、总体方案。总体方案是机床部件和零件的设计依据，对整个设计的影响较大。因此，在拟定总体方案的过程中，必须全面地、周密地考虑，使所定方案技术先进、经济合理。 设计的机床要满足加工要求、保证加工精度；尽可能选用通用件、以降低成本。 1.1 工艺方案设计 工艺方案的拟订是组合机床设计的关键一步。 组合机床的总体设计要注重工件及其加工的工艺分析，只有制定出先进合理的工艺方案 ,才能设计出先进合理的组合机床。根据指定的加工要求 ,提出若干个工艺方案 ,择其佳者。工艺方案确定了 ,组合机床的结构、性能、运动、传动、布局等一系列问题也就解决了。所以，工艺方案设计是组合机床设计的重要环节。 而且工艺方案在很大程
14、度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。因此，必须认真分析被加工零件图纸 ,深入了解被加工零件的结构特点 、 加工部位 、 尺寸精度 、 表面粗糙度和技术要求及生产率要求等一些因素。 拟定组合机床工艺方案的一般步骤如下 : a.分析 ,研究加工要求和现场工艺，在制订组合机床工艺方案时，首先要分析 、 研究被加工零件，如被加工零件的用途及其结构特点 、 加工部位及其精度 、表面粗糙度 、 技术要求及生产纲领；其次深入现场调查分析零件的加工工艺方法 、 定位夹紧方式 、 所采用的设备 、 刀具及切用量 、 生产率情况等。 b.定位基准和夹压部位的选择组合机床一般为工序集中的多刀加工 ,不但切削负荷
15、大，而且工件受力方面变化。因此，正确选择定位基准和夹压部位是保证加工精度的重要条件。 本道工序主要是加工毛坯 ,因此 ,还要对毛坯基准选择考虑有关工序加工余量的均匀性。定位夹紧装置的选择应在有足够的夹紧力下工件产生的变形最小，并且夹具易于设置导 向和能过刀具。 本道工序 :万向节滑动叉两端面的铣削。 1.2 加工设备方案选择 在机械制造业中，金属切削机床占机械设备总台数的 50% 70%，它负担的工作量约占一半左右，其中有 30% 50%的工作量是由组合机床来完成的，同时，机械加工方法是机电产品及零部件生产的主要方法，且机械加工质量又是提高整个产品质量的关键。因此，组合机床的开发、设计，是机械
16、制造行业一项非常重要的工作。组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床，具有如下特点： a.生产率高； b.加工精度稳 定； c.研制周期快，便于使用、维护和设计、制造； d.自动化程度变高，劳动强度降低； e.配置灵活，可按工件或工序要求灵活变换组成机床自动线，易于改装，加工过程和产品变化时，通用部件还具有重复利用价值； f.使用性质稳定，结构紧凑，机床消耗费用低。 由于被加工零件已定型，生产产品较大，加工精度要求较高，所以必须采用组合机床来进行生产，同时，又是针对双面加工。因此，采用组合机床来进行加工是较适宜、理想的生产方案。 1.3 确定总体
17、布局 根据上述确定的加工工艺方案，按照工序集中程度和生产批量大小，机床总体布局 主要有如下配制型式： a.多工位组合机床 多工位组合机床：主要用于中、小零件加工。生产占地面积大，但生产率高。这种方式若配合工作台的移动和精确定位，可以组成组合机床自动线，则自动化程度和生产率均很高。 b.单工位组合机床 各种型式的单工位组合机床，通常可安装一个工件，特别适宜于大、中型箱体类零件的加工。根据配置动力部件的型式和数量，这类机床可分为单面、多面及复合式。这种方式组成灵活，结构简单，由于单工位加工，其机动时间与辅助时间不能重合，因而生产率比多工位机床低。 根据以上所述 , 柴油机气缸体的结构是比较规则的长
18、方体，从装夹的角度来看，卧式平放比较方便， 采用卧式组合机床加平面，有利于排屑， 也减轻了工人的劳动强度。且柴油机气缸体属于中型加工零件，在本次设计中，铣平面工序是主要工序内容。因此为了保证铣平面的加工精度和结合被加工零件加工特点，卧式 单工位组合机床是较好的选择。 卧式单工位组合机床又可分为卧式单面组合机床，卧式多面组合机床等。若采用卧式单面组合机床，加工两端面需经过两次装夹，增加辅助时间，成本高，生产效率低，工人劳动强度大。因此，采用卧式双面组合机床是合理的选择。其特点：工件安 装在夹具里，工件和夹具装在铣削工作台上，刀具相对固定，铣削工作台实现进给运动。生产占地面积小，加工精度高。 机床总体布局图如图 1-1所示：
